el papel de humedales artificiales como tratamientos

El papel de Humedales Artificiales como tratamientos terciarios

Miguel Martín Monerris, Instituto de Ingeniería del Agua y del Medio Ambiente. Universitat Politècnica de València

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Reutilización de aguas. Contexto.

• Los Humedales Artificiales como sistemas de tratamiento secundario en pequeñas poblaciones.

• Pequeños caudales 10 – 100 m3 d-1 (0,00365-0,0365 Hm3 año-1 frente a aprox. 108 Hm3 año-1 reutilizados actualmente en CV).

• Características de agua de salida:

• Nemátodos intestinales < 1

• 1000 < E. Coli < 100000 NMP/100 ml

• SST < 5 mg L-1; PT > 2 mg P L-1; NT > 15 mg L-1

• Reutilización para riego. Uso 2.3 (leñosos), tipo calidad D.

• Riego de bosques. Uso 5.3, tipo calidad E.

• Ambientales. Uso .5.4, tipo calidad F.

Reutilización de aguas. Condicionantes.

• Económico: costes analíticas, bombeos…

• Técnico: elevada evapotranspiración (carrizo: hasta 17 mm d-1 …)

• Incremento de la salinidad.

• Oportunidad a “vertido cero”: lixiviados de vertederos…

• Aclimatación de las plantas.

• Sustratos especiales: biochar, suelos naturales…

Reutilización de aguas. Posibilidades.

• Mejora de la calidad microbiológica.

• Reducción de nutrientes.

• Reducción de contaminantes emergentes.

• Mejora biológica/ambiental.

Reutilización de aguas. Mejora de la calidad microbiológica

• Efluente de un filtro percolador:

• SST: 94 mg L-1; DQO: 83 mg L-1; NT: 25,5 mg N L-1; P-PO43-: 3,9 mg P L-1; E. Coli: 5,6

• SST: 7 mg L-1; DQO: 26 mg L-1; NT: 10.0 mg N L-1; P-PO43-: 3,0 mg P L-1; E. Coli: 2,8

• Carga hidráulica 360 mm d-1; TRH: 13 horas; Dim: 3,0 x 1,5 x 0,6 m.

• Grava volcánica (10-15 mm).


Carrícola

• Caudal 10-20 m3 d-1.

• Carga orgánica 4,66 g DBO5 m-2 d-1

• TRH: 4-8 días

• Grava (2-3 cm).

• Calados 0,35-0,40 m.

P1 P2 P3 P4

P5

P6 TI-1 TI-2

HAFS-1

HAFS-2 HAFV

CHS = 50 mm/d CHS = 100 mm/d


Carrícola

2014-17 (n=32) Influente HAH Efluente HAFS Efluente HAFV

DQO (mg L-1) 238 71 51

DBO5(mg L-1) 124,3 18,4 13,8

SST (mg L-1) 48,9 6,1 4,5

NT (mg N L-1) 47,3 38,9 32,4

NH4+ (mg N L-1) 42,4 38,0 32,0

PT (mg P L-1) 5,66 4,94 4,84

E. Coli (u log10) 4,9 3,9

Reutilización de aguas. Mejora de la calidad química

• Efluente de EDAR: DQO, 29 mg L-1; DBO5, 2,8 mg L-1;

• Condiciones aerobias. Flujo ascendente. Arenas 0,21-0,297 mm.

• CHS: 288 mm d-1; TRH, 9 horas;

• Eliminaciones: 41,7 % diclofenac ; 94% propanolol; 17% propiconazol

• 50 mm d-1; TRH, 52 horas; casi el 100% de eliminación.

• Atención a los metabolitos producidos.

Contaminantes Emergentes

¿Filtros lentos

de arena?

Reutilización de aguas. Mejora de la calidad química

• Pequeñas poblaciones: 100-280 he; Gravas 4-16 mm.

• 16 - 37 mm d-1; TRH 5,4-12,9 d.

• Eliminaciones: 74-99 % ibuprofeno; 47-91% ketoprofeno; 17-95% diclofenac; 95-100% paracetamol; 93-99% cafeína…

Contaminantes Emergentes

Humedales

Artificiales

Reutilización de aguas. Mejora de la calidad ambiental

• Waterharmonica (Kampf et. Claassen, 2005, Holanda), Humedales Artificiales Integrados (ICW. Scholz et al. 2007a, Irlanda).

• Doble función: tratamiento de aguas y mejora de la biodiversidad.

• Puente entre el sistema de tratamiento de aguas y el medio receptor final.

• Dar tiempo y espacio para que la vida se desarrolle. Reconstruir la Naturaleza.

• Ejemplo pionero (1998): EDAR de Empuriabrava (Girona) + Aiguamolls artificials de l’Empordà (Lluis Sala, Enric Pallarés, Consorci Costa Brava).

Reutilización de aguas. Mejora de la calidad ambiental

• Humedales artificiales del PN del l’Albufera (desde 2009).

• Proyecto LIFE12 ALBUFERA. (2013-16).

• No ARU.

• Pendiente: estudios de eliminación de

Contaminantes emergentes.

• Oportunidades en Castellón.

• Lagunas margen izqda. Mijares - EDAR Almassora.

• Lagunas transición PN Cabanes-Torreblanca –EDAR Torreblanca

Reutilización de aguas. Eliminación de NT

• Efluente nitrificado.

• Humedal artificial de flujo superficial.

• Condiciones aerobias/anóxicas.

• Aporte de C desde las plantas.

• Ecuaciones empíricas para velocidad de eliminación:

Velocidad de eliminación (mg N/m2 d) = 50,9 [NT]entrada + 1287,1 CHS – 82,3

Ejemplo: 40 m3/d; [NT]entrada = 40 mg N/L

Conc.salida (mg N/L)

CHS (m3/m2 d) Velocidad eliminación (mg N/m2 d)

Superficie (m2)

5 0,058 2028 690

10 0,068 2041 588

15 0,082 2059 486

Reutilización de aguas. Eliminación de PT

• La eliminación de PT desde ARU en los HHAA subsuperficiales es muy baja:

• Asimilación de plantas para su crecimiento: 1,9 – 18,2 g P m-2 año -1.

• Reducción de concentración PT entre 0,1 y 1,0 mg L-1 (50 - 100 mm d-1)

• Necesidad de cosechar la parte aérea (posible 2 veces al año).

• Empleo de materiales adsorbentes:

• Materiales naturales. Óxidos de hierro y aluminio,zeolitas, caliza, dolomitas...

• Materiales artificiales:

• Productos industriales: Filtralite

• Residuos. Cenizas volantes, residuos de demolición triturado, conchas de moluscos bibalvos, fangos de ETAP.

Humedal Artificial V30 (2011-12)

• Colaboración con AcuaMed.

• Objetivo: eliminar PT tras el tratamiento terciario en EDAR Pinedo.

• ¿Es muy alta la concentración media anual de 0.63 mg P L-1?

• Depende del medio receptor y del caudal aportado.


• Ensayos de laboratorio:

• Mezclas de arena (sustrato soporte) y óxidos de hierro (agente adsorbente).


• Celda 9 (Oct 2011-Sept 2012):

• Superficie: 2400 m2.

• Volumen útil: 158 m3.

• Profundidad: 0.9 m.

• 68 mm d-1

• Un ciclo diario (de 2 posibles).

• Rendimientos:

• 77% PT; 95% N-NH4+;; 24.4% NT

Estudio fangos ETAP (2016-17)

• Colaboración con Aguas de Valencia.

• Fases:

• Manipulación del material. 4 Granulometrías: polvo hasta 9,5 mm.

• Evaluación de la capacidad de adsorción. Desde 8 hasta 15 g P-PO43-/kg ss

• Evaluación de la conductividad hidráulica. 158 m/día

• Aclimatación de plantas a ese sustrato.

• Ensayos en laboratorio. Modelos matemáticos.

Reutilización de aguas. Eliminación de PT

Carrícola. Ejemplo aplicación.

• Carga de fósforo 41,32 kg P-PO43- año-1

• 10 años: 35332 kg de fango ETAP.

• Superficie: 102 m2.

• Espesor activo 0,50 m.

• Intermitente: 1,2 ciclos/día.

P1 P2 P3 P4

P5

P6 TI-1 TI-2

HAFS-1

HAFS-2 HAFV

CHS = 50 mm d-1

CHS = 190 mm d-1

CHS = 100 mm d-1

¡Muchas gracias por su atención!

Lagunas Mijares- EDAR Almassora

PN Prat Cabanes-Torreblanca- EDAR Torreblanca


2.8 ha

120 m

20 m Horizontal. Carrizo. Gravas

Horizontal. Carrizo. Gravas

Horizontal. Carrizo. Gravas

Horizontal. Enea. Gravas



Vertical. Enea. Gravas

Vertical. Carrizo. Gravas

Vertical. Carrizo. Arena

EDAR

Pinedo Cargas hidráulicas:

108 mm d-1 (3 l/s)

54 mm d-1 (1.5 l/s)

27 mm d-1 (0.75 l/s)

Granulometrías. Fangos ETAP.

Capacidad de adsorción. Fangos ETAP.

10

11

11

8

Conductividad hidráulica. Fangos ETAP.

Porosidad: 33%

Humedad: 7.7%

Densidad aparente: 0.69 g/cm3

SSV= 26.2%

Adaptación de las plantas. Fangos ETAP.

Carrizo común

Importancia: Alarga la vida útil del material adsorbente. Aporte de oxígeno. Soporte para el desarrollo de

microorganismos. Aislamiento térmico. Genera hábitat.

Filtros laboratorio. Modelos matemáticos. Fangos ETAP.

Días de operación = 180 días CHS = 120 – 400 mm d-1 Q = 0,7 – 1,2 l/d Cin = 3,3 – 10 mg P-PO4

3- L-1

Cout< 0,01 mg P-PO43- L-1

Volumen tratado: 150 L % eliminación NH4

+ = 64% % eliminación NID = 31%

Modelo biocinético ASM Software AQUASIM

el papel de humedales artificiales como tratamientos

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